地磁传感器概述
地磁传感器(电子罗盘),也叫数字指南针,是运用地磁场来定北极的一种办法。古代称为罗经,现代运用先进加工工艺出产的磁阻传感器为罗盘的数字化供给了有力的协助。
现在一般有用磁阻传感器和磁通门加工而成的电子罗盘。尽管GPS在导航、定位、测速、定向方面有着广泛的运用,但由于其信号常被地势、地物遮挡,导致精度大大下降,乃至不能运用。尤其在楼房树立城区和植被茂盛的林区,GPS信号的有用性仅为60%。并且在停止的状况下,GPS也无法给出航向信息。为补偿这一缺乏,能够选用组合导航定向的办法。
电子罗盘产品正是为满意用户的此类需求而规划的。它能够对GPS信号进行有用补偿,确保导航定向信息100%有用,即使是在GPS信号失锁后也能正常作业,做到丢星不丢向。
手机地磁传感器有什么用
智能手机指南针功用是运用地磁场与手机内置地磁传感器,来完结地舆方向定位的,指南针指针方向有改变,阐明地磁场与手机内置传达室感器已起效果,仅仅方向相反,此状况有或许受外界强磁场搅扰所造成的,比方某个方位有强磁场,或其它外界要素与地磁场相反,就或许导致受此磁场影响。
紶酣官叫擢既规习海卢这个时侯能够替换一个方位或许手机平放按8字形移动,以校准指南针。
手机用地磁传感器技能道路大比拼
一、室内导航运用将推进地磁传感器从豪配成标配
以往磁传感器在手机中的运用,首要是用在指南针和一些游戏中,最多是用到GPS的惯性导航。所以在客户和一些手机厂家看来,地磁传感器都是一个可有可无的“奢侈品”,一直是高端手机才有的东西。
但是,一项新的运用将大大推进地磁传感器成为手机的必配产品。这便是室内导航。现在已有谷歌、高德等传统的地图厂商树立数据库,以推进室内导航这一根据LBS(LocaTIon Based Services)的方位服务。
二、室内导航有什么用呢
当一个智能手机用户需求购买名牌香薰,又或许用餐时想吃泰国菜,这在类似正佳广场那样巨大、杂乱又简略走失的购物中心,并不是易事。这时该用户只需发动室内导航软件,就能够顺畅找到需求的餐厅和商铺。相同,假如要在大型超市寻觅走散的火伴(或孩子等),也并不杂乱,相同地选用室内导航便能够完结。在导航的过程中,用户经过手机屏幕,能看见的不仅仅是道路,而是各商家打折信息和促销推介。购物中心的商家能够在这个导航软件中做广告,宣扬自己的产品,直接促进消费购物。购物中心还能够运用物联网来剖析每个客户的停留时间和重视的物品。显着,不论是地图软件商仍是购物中心,这都是一笔不少的收入。
三、磁传感器的开展及首要技能道路
人们对磁传感器并不生疏,我国四大发明中的指南针便是最早的磁传感器运用之一。尽管磁传感器有一千多年的前史,但它的广泛运用却是在二十世纪的电子年代,其间每一次革命性的开展都是被一个极具生命力的运用所驱动的。六十年代轿车的遍及和主动化,带动了由磁传感器作为中心的无需触摸且具有超强可靠性的方位操控和开关操控设备的开展,从而使霍耳元件和感应线圈技能制作的磁传感器得到大规模出产化,提高了集成度和下降了本钱。八十年代电脑开端进入普通家庭,电脑存储硬盘运用的读写磁头是一种特别环境下的磁传感器,需求的添加以及对存储密度的超高寻求,使得磁头在曩昔的二十年呈现飞速开展,也带动了巨磁阻(GMR)和地道磁阻(TMR)技能的发现和各种磁阻类磁传感器的开发和大规模出产。
磁传感器是将由磁场、应力、应变、温度、光等引起的磁特性改变,转换成电信号进行检测的设备。现在用于手机的磁传感器技能道路首要有几种。现在,可用于检测地磁场散布改变的技能原理首要有:
1、霍尔(HALL)效应:经过电流的半导体在笔直电流方向的磁场效果下,在与电流和磁场笔直的方向上构成电荷的堆集而呈现电势差。
2、电磁感应:线圈切开地磁场的磁力线则将在线圈的两头发生感应电动势。
3、磁阻(XMR)效应:物质在磁场中电阻率发生改变的现象称为磁阻效应。现在,运用广泛的磁阻元件包括:各向异性磁阻(AMR)、巨磁阻(GMR)、以及地道磁阻(TMR)。
各向异性磁阻(AMR):AMR磁传感器是由长而薄的坡莫合金(铁镍合金)制成。当沿着铁镍合金带的长度方向通以必定的直流电流,而笔直于电流方向施加一个外界磁场时,合金带本身的阻值会生较大的改变,运用合金带阻值这一改变,能够丈量磁场巨细和方向。
巨磁阻(GMR):薄膜结构为两磁性层中心夹一金属层,其电阻值与铁磁性资料薄膜层的磁化方向有关,两层磁性资料磁化方向相反状况下的电阻值,显着大于磁化方向相一起的电阻值,电阻在很弱的外加磁场下具有很大的改变量,故被称为“巨磁阻”。
地道磁阻(TMR):薄膜结构为铁磁/绝缘体薄膜(约1纳米)/铁磁资料,其穿隧电阻巨细随两头铁磁资料相对方向改变而改变。
那么什么样的磁传感器技能将在这场革射中胜出呢?这是咱们都很关怀的问题。
整体来说:XMR比HALL要好
从各种磁传感器的作业原理来说,XRM是磁场对铁磁资料的效果(类似于传统指南针原理),而霍尔效应则是磁场与电子间的效果。因而从理论上来讲,XMR比HALL的灵敏度更高。
下图是二者的作业原理比照图:
下图所标示的则是XMR与HALL别离能感应的磁场强度,能够显着看到,地磁场(10的负5次方T)的磁场强度更适合XMR的技能进行丈量。
首要,咱们来考虑一下,运动传感器(MoTIonSensor)的运用环境,在MoTIon Sensor中磁传感器首要是用来丈量在地球磁场环境下的视点,方位以及它们的改变,对磁传感器的要求是在地球磁场的强度规模内作1%-2%的精准丈量。手机及其他便携式消费类电子产品要求磁传感器具有低功耗、低本钱和细小尺度。未来的运用可朝纵深及横向方向开展。纵深能够用室内导航作为代表。磁传感器有必要能够丈量到在地球磁场下方向一度左右的改变,才干在室内导航中有实质性的影响。因而磁场精确度需好过1毫高斯。在横向开展上以游戏操控为代表,游戏操控需求反响灵敏,速度需求在200赫兹(HZ)左右。
咱们再看一个更直观的图示:
从上图也能够看到,有部分的地球磁场,HALL效应是没有办法检测得到的。而在几种MR的技能中,现在AMR更具有本钱优和工艺优势。
综上,挑选各向异性磁阻(AMR)技能的优势有以下几点:
1、各向异性磁阻(AMR)技能最优良功能的磁场规模是以地球磁场为中心,关于以地球磁场作为根本操作空间的MoTIon Sensor运用来说,具有广阔的运作空间,无需像霍耳元件那样添加聚磁等辅佐手法。
2、各向异性磁阻(AMR)技能是唯一被验证,能够到达在地球磁场中丈量方向精确度为一度的半导体工艺技能。其他可到达相同精度技能都是无法与半导体集成的工艺。因而,AMR可与CMOS或MEMS集成在同一硅片上并供给满足的精确度。
3、AMR技能只需1-3层磁性薄膜,工艺简略,本钱低,不需求贵重的制作设备,具有本钱优势。而TMR则要5-7层,GMR需求4-10层的磁,其工艺杂乱得多。
4、AMR技能具有高频、低噪和高信噪比特性,在能看到的各种运用中尚无局限性。
5、AMR技能在强磁搅扰后主动校下要比HALL等传感器技能要好。